我國東北地區(qū)早寒武世含膏巖系特征及巖相古地理

程 林，張曉光，常麗麗

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)，遼寧 沈陽 110004）

非金屬礦在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著重要作用，為使我國重要非金屬礦在今后戰(zhàn)略規(guī)劃中有充分的依據(jù)，摸清資源家底和資源潛力，中國地質(zhì)調(diào)查局開展“全國重要非金屬礦資源潛力評價(jià)”項(xiàng)目。中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)負(fù)責(zé)石膏礦潛力評價(jià)，以石膏礦為重點(diǎn)，系統(tǒng)收集已有科研和勘查資料成果，應(yīng)用成礦預(yù)測新理論新方法，總結(jié)我國石膏礦區(qū)域成礦條件和成礦規(guī)律，系統(tǒng)分析和研究我國石膏礦產(chǎn)成礦規(guī)律，開展成礦預(yù)測，為我國石膏資源保障戰(zhàn)略提供依據(jù)。

本文為其中一部分，主要對我國東北早寒武世含膏巖系特征及巖相古地理進(jìn)行分析。

1 含膏巖系特征

東北早寒武世賦存石膏和硬石膏地層為饅頭組與堿廠組，與我國西南地區(qū)龍王廟組相當(dāng)。本區(qū)較集中分布于吉林東熱、下四平—渾江、灣溝、撫松一帶，遼寧遼陽—本溪及遼西的凌源一帶。區(qū)內(nèi)早寒武世含(硬)石膏巖系主要由石灰?guī)r、白云巖、(硬)石膏巖、磚紅色白云質(zhì)泥巖等組成碳酸鹽—硫酸鹽—紅色泥質(zhì)巖建造，可劃分出3～4個(gè)旋回，其中頂部旋回段巖性發(fā)育最全，厚度最大，沉積相標(biāo)志也最明顯。

饅頭組巖性主要為磚紅色白云質(zhì)泥巖和泥質(zhì)白云巖，巖石成分以水云母、白云石與鐵質(zhì)為主。該組頂部紅層6～8m以下均具石膏化，其特征是白色纖維石膏以細(xì)脈狀、薄層狀時(shí)疏時(shí)密地出現(xiàn)。此外，小透鏡狀、瘤狀和星點(diǎn)狀石膏也常有出現(xiàn)。石膏的出現(xiàn)是早寒武世饅頭期海盆鹽化的最終標(biāo)志，紅層中?？梢姷烬斄?、雨痕、細(xì)微波紋理，以及食鹽假晶等指相標(biāo)志。

石膏和硬石膏巖層，一般呈青灰色，也有呈磚紅色和淺粉色者，常具水平或微波紋層理，石膏礦物具定向排列和拉長現(xiàn)象。硬石膏多呈微晶和細(xì)晶，石膏則常呈細(xì)至粗晶，晶體有時(shí)長達(dá)1cm，有微量天青石混雜其間。

泥質(zhì)白云巖為綠灰色或雜色，塊狀構(gòu)造，有時(shí)可見波狀紋理。白云石呈細(xì)微粒與粘土礦物混生，稀少的石膏常順層呈細(xì)紋狀產(chǎn)出。

石灰?guī)r為灰黑和深灰色，具不規(guī)則條帶或條紋構(gòu)造，可見縫合線構(gòu)造，常含鮞粒和細(xì)碎屑，以及黃鐵礦和泥炭質(zhì)等，偶見三葉蟲生物碎片。

區(qū)內(nèi)寒武系地層發(fā)育，出露廣泛，化石豐富。上覆地層為下寒武統(tǒng)毛莊組，下伏地層為中震旦統(tǒng)康家組、橋頭組(遼寧地區(qū))或八道路江組、麥溝組(吉林地區(qū))，寒武系最大沉積厚度約1000m，劃為三統(tǒng)八組，詳見下表。

遼吉地區(qū)寒武系劃分表

遼寧遼陽和本溪一帶的石膏和硬石膏層賦存于下寒武統(tǒng)饅頭組與堿廠組中，而吉林省通化和渾江一帶的石膏和硬石膏層僅見于饅頭組中。

2 東北早寒武世巖相古地理

從寒武紀(jì)至三疊紀(jì)，中國大陸逐漸擴(kuò)大，陸緣海不斷南移，早、中寒武世陸緣海分布在遼寧東部與吉林南部，形成濱海堆積碳酸鹽巖碎屑巖建造石膏、硬石膏礦床。本區(qū)自震旦紀(jì)康家期后地殼上升，沉積間斷，寒武紀(jì)時(shí)大致承襲了震旦紀(jì)古構(gòu)造和古地理格局。薊縣運(yùn)動(dòng)使遼吉南部地區(qū)抬升，造成普遍海退，鑒于地殼運(yùn)動(dòng)的不平衡性，當(dāng)北部鐵嶺靖宇古陸和南部千山狼林古陸上升剝蝕時(shí)，太子河流域、桓仁、渾江、鴨綠江和柳(河)海(龍)輝(南)等一相對沉降黑溝其來自華北方向的海侵，首先使吉林南部局部凹地中沉積了含磷碎屑巖、含疊層石泥質(zhì)碳酸鹽巖等濱海灘相巖石，之后經(jīng)短暫間斷，堿廠期海盆擴(kuò)張，海水漸次加深，于太子河流域、柳海輝和渾江盆地中廣泛沉積了瀝青質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、含燧石灰?guī)r，出現(xiàn)了三葉蟲和其他腕足類正常海相選生物群落，海水能量顯示為潮下廣海低能環(huán)境，形成了早寒武世的海侵高潮。堿廠后期，海盆稍有收縮，潮間帶的疊層藻灰?guī)r、含灰?guī)r角礫的碳酸鹽巖發(fā)及瀝青質(zhì)臭味灰?guī)r相繼出現(xiàn)。此時(shí)，邊緣殘余海區(qū)海水濃縮，鹽度梯度值升高，分異和沉淀了一些(硬)石膏層，構(gòu)成本區(qū)早寒武世最老的蒸發(fā)巖層。

饅頭期，地塊仍趨穩(wěn)定，南北古陸剝蝕區(qū)顯示平緩低山地形特征，其間的狹長槽形海盆的堆積速度增大，岸進(jìn)作用加劇，海水繼續(xù)后撤，潮上環(huán)境得以擴(kuò)展，太子河流域至渾江一帶形成以淺陸表海的潮坪—瀉湖—薩布哈古地理景觀。海域中多處水下高地使之形成了若干個(gè)封閉至半封閉的成膏鹽次級盆地。此時(shí)氣候干旱，蒸發(fā)量高于補(bǔ)給量，盆內(nèi)既有陸源粉砂泥級沉積物，又具碳酸鹽和膏鹽類(石膏、硬石膏、食鹽)沉積物，它們彼此交替產(chǎn)出組成多個(gè)旋回。由于地殼升隆運(yùn)動(dòng)不均衡，致使海水時(shí)進(jìn)時(shí)退，但總趨勢以退為主。古地理環(huán)境依次按潮下局限?！遍g坪—潮上低地瀉湖—潮上薩布哈—潮上鹽泥坪灘的順序反復(fù)循環(huán)，組成一套比陸源紅層更占優(yōu)勢的海退沉積序列。沉積物為白云質(zhì)灰?guī)r—白云巖—(硬)石膏巖—紅色泥質(zhì)巖。色序韻律為黑—灰—綠—紫—紅。愈近剖面上方，紅色優(yōu)勢愈顯。各旋回單元巖性的更替，反映地殼在相對上升運(yùn)動(dòng)，海水深度漸淺，以致最終使沉積物暴露于水面之上，只是在特大高潮和風(fēng)暴襲擊時(shí)始能淹沒。海水鹽類濃度漸增，從正常海水階段，進(jìn)而準(zhǔn)鹽化(石膏)階段，最終發(fā)展至氯化物(鹽晶)階段，膏鹽層在各相應(yīng)階段應(yīng)運(yùn)而生。此時(shí)，生物化石極為貧乏，僅在局部灰?guī)r夾層中偶見生物化石殘片。

毛莊期初，繼承了饅頭期某些沉積特色，但巖性以暗綠色粉細(xì)砂巖、泥巖韻律層為主，巖石具波狀海退式粒序級層理，層面上密布大量白云母殘片，時(shí)夾數(shù)層具礫屑構(gòu)造的灰?guī)r薄層或透鏡體，其中的三葉蟲和腕足類等化石碎片，顯示為潮間帶下部至開闊海岸水下平原特征。

中寒武世徐莊期富含海綠石的砂質(zhì)巖的出現(xiàn)，宣告寒武紀(jì)前期進(jìn)間的海退結(jié)束，新的繼承性的更廣泛的海侵自此伊始，此后寒武紀(jì)的各類巖相代表潮下至潮間低—高能廣闊淺海環(huán)境。

[1]張曉光,盧杰,宋春振,等.全國重要非金屬礦資源潛力評價(jià)石膏礦資源潛力評價(jià)報(bào)告[R].全國重要非金屬礦資源潛力評價(jià),2012:7-21.

[2]羅大有.燈塔海積下寒武統(tǒng)石膏礦床[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,1999(6):35-36.

[3]王貽軍,賓曉蓓,李陽艷.榮官石膏礦饅頭組沉積相[J].四川建材學(xué)院學(xué)報(bào),1986(1):39-46.